CN107369619A - 一种半导体器件及制备方法、电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体器件及制备方法、电子装置。所述方法包括：提供晶圆，在所述晶圆上形成有前端器件，所述前端器件至少包括焊盘层；多次交替执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤，以在所述缓冲蚀刻步骤中保持所述焊盘层的尺寸稳定。在所述方法中为了解决焊盘层蚀刻速率过快的问题，对目前的工艺进行了改进，将目前工艺中BOE蚀刻分为多个蚀刻步骤，并且在每个BOE蚀刻步骤之后执行一次清水浸洗的步骤，即交替循坏的执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤至完全去除所述晶圆中的电荷。通过所述改变去除所述晶圆中的电荷之后，避免了所述焊盘层的电化蚀刻(galvanic etch)，使所述焊盘层具有足够大的尺寸，从而避免了封装过程中脱落问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件及制备方法、电子装置。
背景技术
随着半导体技术的不断发展，在传感器(motion sensor)类产品的市场上，智能手机、集成CMOS和微机电系统(MEMS)器件日益成为最主流、最先进的技术，并且随着技术的更新，这类传动传感器产品的发展方向是规模更小的尺寸，高质量的电学性能和更低的损耗。
其中，MEMS传感器广泛应用于汽车电子：如TPMS、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器(TMAP)、柴油机共轨压力传感器；消费电子：如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤，洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器，空调压力传感器，洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器；工业电子：如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等，电子音像领域：麦克风等设备。
在MEMS麦克风中通常形成有金属焊盘，用于电连接或后续的封装，在MEMS麦克风制备工艺中需要执行BOE蚀刻工艺，但是在蚀刻工艺中所述金属焊盘会被过蚀刻，所述金属焊盘的尺寸大幅度的减小，造成焊盘层的脱落，从而使MEMS器件不能实现封装，器件的性能和良率大幅度的下降。
因此，有必要提出一种新的半导体器件及制备方法，以解决现有的技术问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了克服目前存在的问题，本发明一方面提供了一种半导体器件的制备方法，所述方法包括：
提供晶圆，在所述晶圆上形成有前端器件，所述前端器件至少包括焊盘层；
多次交替执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤，以在所述缓冲蚀刻步骤中保持所述焊盘层的尺寸稳定。
可选地，所述缓冲蚀刻步骤的时间在300s以内。
可选地，所述清洗步骤的时间在300s以内。
可选地，交替执行所述缓冲蚀刻步骤和所述清洗步骤32次以上。
可选地，所述缓冲蚀刻步骤的蚀刻液包括缓冲蚀刻液，所述清洗步骤的清洗液包括去离子水。
可选地，在交替执行所述缓冲蚀刻步骤和所述清洗步骤之前单独执行在水中浸洗的步骤。
可选地，所述方法还进一步包括执行去离子水清洗的步骤。
可选地，在所述去离子水清洗步骤之后还进一步执行包括对所述晶圆干燥的步骤。
可选地，所述去离子水清洗步骤的时间在600s以上，所述晶圆干燥的时间在5800s以上。
本发明还提供了一种半导体器件，所述半导体器件通过上述方法制备得到。
本发明还提供了一种电子装置，所述电子装置包括上述的半导体器件。
本发明再一方面提供一种电子装置，包括前述的半导体器件。
为了解决目前工艺中存在的上述问题，本发明提供了一种半导体器件的制备方法，在所述方法中为了解决焊盘层蚀刻速率过快的问题，对目前的工艺进行了改进，将目前工艺中BOE蚀刻分为多个蚀刻步骤，并且在每个BOE蚀刻步骤之后执行一次清水浸洗的步骤，即交替循坏的执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤至完全去除所述晶圆中的电荷。
通过所述改变去除所述晶圆中的电荷之后，避免了所述焊盘层的电化蚀刻(galvanic etch)，使所述焊盘层具有足够大的尺寸，从而避免了封装过程中脱落问题。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1示出了本发明所述半导体器件的制备工艺流程图；
图2示出了根据本发明一实施方式的电子装置的示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构以及步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
目前工艺在MEMS麦克风中通常形成有金属焊盘，其中所述焊盘层包括第一金属层和位于所述第一金属层上方的第二金属层。其中，所述第一金属层选用金属材料Cr，所述第二金属层选用金属材料Au，用于实现电连接或后续的封装，在MEMS麦克风制备工艺中需要执行BOE蚀刻工艺，但是在蚀刻工艺中所述第一金属层Cr会被过蚀刻，所述第一金属层Cr的尺寸大幅度的减小，造成位于上方的所述第二金属层脱落，从而使MEMS器件不能实现封装，器件的性能和良率大幅度的下降。
为了解决该问题，发明人对产生该问题的原因进行了分析和研究发现，造成所述金属焊盘底切(undercut)、尺寸减小的原因是电化蚀刻(galvanic etch)，在MEMS器件制备过程中需要沉积多个膜层，难以避免的引入电荷离子，所述金属焊盘由于聚集了大量的电荷，使得所述金属焊盘更容易蚀刻，从而使得所述金属焊盘尺寸减小，例如从设计的89um减小至51um，在封装过程中很容易造成脱落。
为了解决该问题，发明人曾尝试将所述金属焊盘的尺寸由89um增加至99um，但是单纯的增加焊盘的尺寸并不能解决该问题，仍然会发生脱落的问题。
发明人通过大量的实验、分析后发现，与单次长时间的缓冲刻蚀蚀聚集有电荷的焊盘、然后清洗所述焊盘相比，多次短时间的缓冲刻蚀与清洗交替进行并不会造成焊盘尺寸减小，因而更能解决封装过程中金属焊盘脱落的问题。并且，发明人还发现，上述步骤不仅避免了金属焊盘尺寸减小，还有效去除了焊盘层内的电荷。进一步的，发明人根据自身经验提出了一种新的半导体器件的制备方法，所述方法包括：
提供晶圆，在所述晶圆上形成有前端器件，所述前端器件至少包括焊盘层；
多次交替执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤，以在所述缓冲蚀刻步骤中保持所述焊盘层的尺寸稳定。
其中，所述稳定是指所述焊盘层的尺寸不会减小或者不会显著的减小，即所述焊盘层即使会有一定量的损失，该损失也是可以忽略的，不会封装造成影响。
其中，所述缓冲蚀刻步骤的时间在300s以内，既不会因为焊盘内聚集有电荷就对焊盘造成刻蚀，又能控制工作效率。
可选地，所述清洗步骤的时间在300s以内。
可选地，交替循坏的执行所述缓冲蚀刻步骤和所述清洗步骤32次以上。
可选地，在交替循坏的执行所述缓冲蚀刻步骤和所述清洗步骤之前单独执行在水中浸洗的步骤。
其中，目前工艺的流程如表1所示，其中所述缓冲蚀刻(BOE)的时间为9000s，时间很长，使得焊盘中聚集的电荷由于电化蚀刻(galvanic etch)对焊盘层产生不良影响。
其中，所述缓冲蚀刻(Buffered Oxide Etch，BOE)在缓冲蚀刻槽中进行，所述清洗为快速倾卸冲洗(quick dump rinse，QDR)，可以在快速倾卸冲洗槽中进行，即将所述晶圆置于清洗槽中进行快速冲洗，并快速排空所述清洗槽。
表1目前工艺中的浸洗流程
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 清洗槽 | QDR | BOE | QDR | QDR | BOE | QDR | QDR | FR | DIS |
| 时间(S) | 300 | 9000 | 600 | 600 | 960 | 300 | 600 | 1800 | 5820 |
表2本发明中的浸洗流程
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 。。。。 | 33 | 34 |
| 清洗槽 | QDR | BOE | QDR | BOE | QDR | 。。。。 | FR | DIS |
| 时间(S) | 300 | 300 | 600 | 300 | 600 | 。。。。 | 600 | 5820 |
其中，表2为本发明中所述晶圆的工艺流程，在该工艺流程中将所述缓冲蚀刻(BOE)步骤由两次变为多次，并且每次时间减小至300s左右，并且在该过程中保持所述BOE的喷嘴关闭，同时将QDR由600s两次修改为300s一次，并且循环执行BOE和QDR32次，通过所述浸洗方法的改变清洗效果如表3所示。
表3目前工艺和本发明中浸洗效果对比(下表中数据为焊盘层(设计为99um)蚀刻去除的量)
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 目前工艺 | 8.30um | 8.16um | 7.88um | 9.54um |
| 本发明工艺 | 0um | 0um | 0um | 0um |
通过上述对比可以发现经过对目前工艺的改进，使得目前晶圆中焊盘层的蚀刻损坏完全消除。
为了解决目前工艺中存在的上述问题，本发明提供了一种半导体器件的制备方法，在所述方法中为了解决焊盘层蚀刻速率过快的问题，对目前的工艺进行了改进，将目前工艺中BOE蚀刻分为多个蚀刻步骤，并且在每个BOE蚀刻步骤之后执行一次清水浸洗的步骤，即交替循坏的执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤至完全去除所述晶圆中的电荷。通过所述改变去除所述晶圆中的电荷之后，避免了所述焊盘层的电化蚀刻(galvanic etch)，使所述焊盘层具有足够大的尺寸，从而避免了封装过程中脱落问题。
实施例一
下面参考图1对本发明的半导体器件的制备方法做详细描述，图1示出了本发明所述半导体器件的制备工艺流程图。
本发明提供一种半导体器件的制备方法，如图1所示，该制备方法的主要步骤包括：
步骤S1：提供晶圆，在所述晶圆上形成有前端器件，所述前端器件至少包括焊盘层；
步骤S2：多次交替执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤，以在所述缓冲蚀刻步骤中保持所述焊盘层的尺寸稳定。
下面，对本发明的半导体器件的制备方法的具体实施方式做详细的说明。
首先，执行步骤一，提供晶圆，在所述晶圆上形成有前端器件，所述前端器件至少包括焊盘层。
具体地，其中所述晶圆可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。
此外，晶圆上可以被定义有源区。在该有源区上还可以包含有其他的有源器件，为了方便，在所示图形中并没有标示。
其中，在所述晶圆上可以形成各种前端器件，所述前端器件可以包括有源器件、无源器件以及MEMS器件等。
例如在所述晶圆上可以形成各种晶体管和射频器件，所述晶体管用于构成各种电路，射频器件用于形成射频组件或模块，互连结构用于连接晶体管、射频器件以及前端器件中的其他组件。
其中，晶体管可以为普通晶体管、高k金属栅极晶体管、鳍型晶体管或其他合适的晶体管。互连结构可以包括金属层(例如铜层或铝层)、金属插塞等。射频器件可以包括电感(inductor)等器件。
除包括晶体管、射频器件和互连结构外，前端器件还可以包括其他各种可行的组件，例如电阻、电容、MEMS器件等，在此并不进行限定。
例如在本发明中可以在所述晶圆中形成MEMS麦克风，所述麦克风至少包括振膜、背板和位于所述振膜、背板之间的空腔，所述MEMS麦克风的工作原理是由振膜(Membrane)的运动产生电容的变化，通过振膜将声音信号转换成电信号，例如利用电容变化量进行运算和工作的。
当然在所述晶圆中还可以进一步形成其他器件，在此不再一一赘述。
可选地，在所述前端器件上形成焊盘层，其中所述焊盘层包括第一金属层和位于所述第一金属层上方的第二金属层。
其中，所述焊盘层的形成方法可以选用常规的制造方法，例如形成介电层(氧化物)，然后对所述介电层进行图案化，以形成开口并选用导电材料填充所述开口，形成焊盘层，用于进行互连。
其中，所述第一金属层选用金属材料Cr，所述第二金属层选用金属材料Au，所述金属材料Cr和Au的沉积方法可以为化学气相沉积(CVD)法、物理气相沉积(PVD)法或原子层沉积(ALD)法等形成的低压化学气相沉积(LPCVD)、激光烧蚀沉积(LAD)以及选择外延生长(SEG)中的一种，在本发明中优选为物理气相沉积(PVD)法。
执行步骤二，交替循坏的执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤至完全去除所述晶圆中的电荷。
在该步骤中为了形成其他功能器件，需要进行湿法蚀刻，例如去除牺牲层以形成振膜和背板之间的空腔，或者在形成焊盘层的过程中需要对氧化物的介电层进行图案化等，均需要用到湿法蚀刻，为了减小湿法蚀刻对所述焊盘层的损坏，本发明提供了一种新的蚀刻方法，即交替循坏的执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤至完全去除所述晶圆中的电荷。
其中，所述缓冲蚀刻步骤的时间在300s以内。
可选地，所述清洗步骤的时间在300s以内。
可选地，交替循坏的执行所述缓冲蚀刻步骤和所述清洗步骤32次以上。
可选地，在交替循坏的执行所述缓冲蚀刻步骤和所述清洗步骤之前单独执行在水中浸洗的步骤。
所述方法可以防止所述第一金属层的损坏，防止所述第一金属层的尺寸减小，保证所述第一金属层具有较大的面积，从而避免了第二金属层的碎裂以及脱落的问题。
其中，目前工艺的流程如表1所示，其中所述缓冲蚀刻(BOE)的时间为9000s，时间很长，使得焊盘中聚集的电荷由于电化蚀刻(galvanic etch)对焊盘层产生不良影响。
表1目前工艺中的浸洗流程
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 清洗槽 | QDR | BOE | QDR | QDR | BOE | QDR | QDR | FR | DIS |
| 时间(S) | 300 | 9000 | 600 | 600 | 960 | 300 | 600 | 1800 | 5820 |
表2本发明中的浸洗流程
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 。。。。 | 33 | 34 |
| 清洗槽 | QDR | BOE | QDR | BOE | QDR | 。。。。 | FR | DIS |
| 时间(S) | 300 | 300 | 600 | 300 | 600 | 。。。。 | 600 | 5820 |
其中，表2为本发明中所述晶圆的工艺流程，在该工艺流程中将所述缓冲蚀刻(BOE)步骤由两次变为多次，并且每次时间减小至300s左右，并且在该过程中保持所述BOE的喷嘴关闭，同时将QDR由600s两次修改为300s依次，并且循环执行BOE和QDR32次，通过所述浸洗方法的改变清洗效果如表3所示。
其中，所述缓冲蚀刻(Buffered Oxide Etch，BOE)在缓冲蚀刻槽中进行，所述清洗为快速倾卸冲洗(quick dump rinse，QDR)，可以在快速倾卸冲洗槽中进行。
所述缓冲蚀刻工艺选用缓冲蚀刻液，缓冲蚀刻液BOE是HF与NH4F依不同比例混合而成。
例如6:1BOE蚀刻即表示49％HF水溶液：40％NH4F水溶液＝1：6(体积比)的成分混合而成。其中，HF为主要的蚀刻液，NH4F则作为缓冲剂使用。其中，利用NH4F固定H+的浓度，使之保持一定的蚀刻率。
表3目前工艺和本发明中浸洗效果对比(下表中数据为焊盘层(设计为99um)蚀刻去除的量)
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 目前工艺 | 8.30um | 8.16um | 7.88um | 9.54um |
| 本发明工艺 | 0um | 0um | 0um | 0um |
通过上述对比可以发现经过对目前工艺的改进，使得目前晶圆中焊盘层的蚀刻损坏完全消除，特别是对所述第一金属层的蚀刻损坏，保证所述第一金属层具有较大的面积，从而避免了第二金属层的碎裂以及脱落的问题。
为了解决目前工艺中存在的上述问题，本发明提供了一种半导体器件的制备方法，在所述方法中为了解决焊盘层蚀刻速率过快的问题，对目前的工艺进行了改进，将目前工艺中BOE蚀刻分为多个蚀刻步骤，并且在每个BOE蚀刻步骤之后执行一次清水浸洗的步骤，即交替循坏的执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤至完全去除所述晶圆中的电荷。通过所述改变去除所述晶圆中的电荷之后，避免了所述焊盘层的电化蚀刻(galvanic etch)，使所述焊盘层具有足够大的尺寸，从而避免了封装过程中脱落问题。
至此，完成了本发明实施例的半导体器件的制备方法的相关步骤的介绍。所述方法还可以包括形成晶体管的步骤以及其他相关步骤，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制备方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过目前工艺中的各种工艺来实现，此处不再赘述。
实施例二
本发明还提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：
晶圆，在所述晶圆上形成有前端器件，所述前端器件至少包括焊盘层。
具体地，其中所述晶圆可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。
此外，晶圆上可以被定义有源区。在该有源区上还可以包含有其他的有源器件，为了方便，在所示图形中并没有标示。
其中，在所述晶圆上可以形成各种前端器件，所述前端器件可以包括有源器件、无源器件以及MEMS器件等。
例如在所述晶圆上可以形成各种晶体管用于构成各种电路，射频器件用于形成射频组件或模块，互连结构用于连接晶体管、射频器件以及前端器件中的其他组件。
其中，晶体管可以为普通晶体管、高k金属栅极晶体管、鳍型晶体管或其他合适的晶体管。互连结构可以包括金属层(例如铜层或铝层)、金属插塞等。射频器件可以包括电感(inductor)等器件。
除包括晶体管、射频器件和互连结构外，前端器件还可以包括其他各种可行的组件，例如电阻、电容、MEMS器件等，在此并不进行限定。
例如在本发明中可以在所述晶圆中形成MEMS麦克风，所述麦克风至少包括振膜、背板和位于所述振膜、背板之间的空腔，所述MEMS麦克风的工作原理是由振膜(Membrane)的运动产生电容的变化，利用电容变化量进行运算和工作的。
当然在所述晶圆中还可以进一步形成其他器件，在此不再一一赘述。
可选地，在所述前端器件上形成有焊盘层。
其中，所述焊盘层包括第一金属层和位于所述第一金属层上方的第二金属层。
其中，所述第一金属层选用金属材料Cr，所述第二金属层选用金属材料Au，所述金属材料Cr和Au的沉积方法可以为化学气相沉积(CVD)法、物理气相沉积(PVD)法或原子层沉积(ALD)法等形成的低压化学气相沉积(LPCVD)、激光烧蚀沉积(LAD)以及选择外延生长(SEG)中的一种，在本发明中优选为物理气相沉积(PVD)法。
本发明中所述半导体器件的制备中为了解决焊盘层蚀刻速率过快的问题，对目前的工艺进行了改进，将目前工艺中BOE蚀刻分为多个蚀刻步骤，并且在每个BOE蚀刻步骤之后执行一次清水浸洗的步骤，即交替循坏的执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤至完全去除所述晶圆中的电荷。通过所述改变去除所述晶圆中的电荷之后，避免了所述焊盘层的电化蚀刻(galvanic etch)，使所述焊盘层具有足够大的尺寸，从而避免了封装过程中脱落问题。
实施例三
本发明的另一个实施例提供一种电子装置，其包括半导体器件，该半导体器件为前述实施例二中的半导体器件，或根据实施例一所述的半导体器件的制备方法所制得的半导体器件。
该电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、VCD、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可以是具有上述半导体器件的中间产品，例如：具有该集成电路的手机主板等。
由于包括的半导体器件件具有更高的性能，该电子装置同样具有上述优点。
其中，图2示出移动电话手机的示例。移动电话手机200被设置有包括在外壳201中的显示部分202、操作按钮203、外部连接端口204、扬声器205、话筒206等。
其中所述移动电话手机包括前述的半导体器件，或根据实施例一所述的半导体器件的制备方法所制得的半导体器件，所述半导体器件制备中为了解决焊盘层蚀刻速率过快的问题，对目前的工艺进行了改进，将目前工艺中BOE蚀刻分为多个蚀刻步骤，并且在每个BOE蚀刻步骤之后执行一次清水浸洗的步骤，即交替循坏的执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤至完全去除所述晶圆中的电荷。通过所述改变去除所述晶圆中的电荷之后，避免了所述焊盘层的电化蚀刻(galvanic etch)，使所述焊盘层具有足够大的尺寸，从而避免了封装过程中脱落问题。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (11)
1.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供晶圆，在所述晶圆上形成有前端器件，所述前端器件至少包括焊盘层；
多次交替执行缓冲蚀刻步骤和清洗步骤，以在所述缓冲蚀刻步骤中保持所述焊盘层的尺寸稳定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲蚀刻步骤的时间在300s以内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗步骤的时间在300s以内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，交替执行所述缓冲蚀刻步骤和所述清洗步骤32次以上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲蚀刻步骤的蚀刻液包括缓冲蚀刻液，所述清洗步骤的清洗液包括去离子水。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在交替执行所述缓冲蚀刻步骤和所述清洗步骤之前单独执行在水中浸洗的步骤。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括执行去离子水清洗的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述去离子水清洗步骤之后还进一步执行包括对所述晶圆干燥的步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述去离子水清洗步骤的时间在600s以上，所述晶圆干燥的时间在5800s以上。
10.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件通过权利要求1至9之一所述方法制备得到。
11.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括权利要求10所述的半导体器件。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW399313B (en) * | 1997-12-12 | 2000-07-21 | United Microelectronics Corp | The method of improving the process of metal back-etching |
| JP2000228378A (ja) * | 1999-02-05 | 2000-08-15 | Sony Corp | バッチ式多槽型洗浄装置 |
| KR20090025518A (ko) * | 2007-09-06 | 2009-03-11 | 주식회사 래디언테크 | 웨이퍼 식각 방법 |
| CN101431022A (zh) * | 2007-11-08 | 2009-05-13 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 晶圆栅极侧墙的去除方法 |
| US20090130842A1 (en) * | 2007-10-17 | 2009-05-21 | Hwang Dong-Won | Method of forming contact hole and method of manufacturing semiconductor memory device using the same |
| CN102264025A (zh) * | 2011-01-12 | 2011-11-30 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | 麦克风制作方法 |
| CN102610514A (zh) * | 2011-01-20 | 2012-07-25 | 大日本网屏制造株式会社 | 基板处理方法及基板处理装置 |
| CN103013711A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-03 | 常州比太科技有限公司 | 一种去除晶体硅片金属离子污染的清洗液及其清洗工艺 |
| CN104599950A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-06 | 南通富士通微电子股份有限公司 | 一种osp基板的蚀刻清洗设备及方法 |
| CN103050394B (zh) * | 2011-10-13 | 2015-10-14 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 超厚光刻胶的刻蚀方法 |
-
2016
- 2016-05-12 CN CN201610315530.4A patent/CN107369619B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW399313B (en) * | 1997-12-12 | 2000-07-21 | United Microelectronics Corp | The method of improving the process of metal back-etching |
| JP2000228378A (ja) * | 1999-02-05 | 2000-08-15 | Sony Corp | バッチ式多槽型洗浄装置 |
| KR20090025518A (ko) * | 2007-09-06 | 2009-03-11 | 주식회사 래디언테크 | 웨이퍼 식각 방법 |
| US20090130842A1 (en) * | 2007-10-17 | 2009-05-21 | Hwang Dong-Won | Method of forming contact hole and method of manufacturing semiconductor memory device using the same |
| CN101431022A (zh) * | 2007-11-08 | 2009-05-13 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 晶圆栅极侧墙的去除方法 |
| CN102264025A (zh) * | 2011-01-12 | 2011-11-30 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | 麦克风制作方法 |
| CN102610514A (zh) * | 2011-01-20 | 2012-07-25 | 大日本网屏制造株式会社 | 基板处理方法及基板处理装置 |
| CN103050394B (zh) * | 2011-10-13 | 2015-10-14 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 超厚光刻胶的刻蚀方法 |
| CN103013711A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-03 | 常州比太科技有限公司 | 一种去除晶体硅片金属离子污染的清洗液及其清洗工艺 |
| CN104599950A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-06 | 南通富士通微电子股份有限公司 | 一种osp基板的蚀刻清洗设备及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JOSHUA SMALL ET AL: "Real-Time DC-dynamic Biasing Method for Switching Time Improvement in Severely Underdamped Fringing-field Electrostatic MEMS Actuators", 《JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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